Геннадий Разумов - Тонущие города

Наиболее древняя и в то же время весьма современная эндогенная гипотеза — плутоническая (по имени подземного бога Плутона) — своими истоками уходит в глубокую древность. Еще Страбон в I в. н.э. предположил, что подъем отдельных участков поверхности Земли происходит под действием подземных газов, которые создают внутреннее давление. Так же М.В. Ломоносов в середине XVIII в. объяснял образование гор и материков за счет «господствующего жара в земной утробе», или «жара подземного огня». В конце XVIII в. шотландский ученый-натуралист Д. Геттон в книге «Теория земли» сформулировал основные положения образования гор в результате давления газов и вулканической лавы. В 1923 г. его соотечественник геофизик Д. Джоли предположил, что в ходе геотермальных процессов, связанных с радиоактивными циклами, выделяющаяся энергия расплавляет базальты. При этом их плотность уменьшается, и земной шар как бы «раздувается» (увеличение радиуса планеты составило почти 11 км, а ее площади — 1,7 млн. км 2). Развивая эту гипотезу, Б. и Р. Виллисы в 1941 г. предположили, что радиоактивные элементы внутри Земли распределены неравномерно. Поэтому «вспучивание» земной поверхности происходит там, где они наиболее сосредоточены, — в так называемых астенолитах. На этих участках, нагреваясь и расплавляясь, базальты поднимают поверхность Земли, а остывая и сжимаясь, опускают ее.

В наше время плутоническая гипотеза получила ряд косвенных подтверждений и в нее довольно хорошо укладываются некоторые новые факты. В современной интерпретации эта гипотеза представляет вертикальные движения земной коры как результат подъема из мантии составляющих ее более легкой части. Аномально легкий материал образуется на границе земного ядра и мантии, накапливается там в астенолитах, а затем периодически всплывает и снизу давит на земную кору. Затем разуплотненная мантия растекается и под срединно-океаническими хребтами создает горизонтальные движения, раздвигающие земную кору.

История геотектоники знает и другие, механистические гипотезы образования земных поднятий. Еще в начале XX в. появилась гипотеза движения материков к экватору за счет действия центробежных сил, возникающих при вращении Земли. Например, Ли Сигуан в Китае наносил на глобус пластичный материал, который при вращении скользил и скапливался у экваториальной линии. Были попытки объяснить вертикальные движения земной коры и, в частности, складообразование замедлением вращения планеты вокруг своей оси, о чем уже говорилось. При этом кривизна поверхности Земли у полюсов должна увеличиваться, а у экватора уменьшаться. Поэтому, как предположил А. Бем, в приэкваториальной зоне образуются складчатые горы.

Для проверки справедливости гипотезы движения материков, имеющей сейчас наибольшее число сторонников, и других гипотез, конечно, логичнее всего было бы привлечь результаты астрономогеодезических измерений, проведение которых с появлением космических спутников Земли и высокочувствительных приборов становится весьма реальным. Ведутся наблюдения за изменением географических широт пяти специальных станций, расположенных в Северном полушарии на 39-й параллели. Эти данные, правда оспариваемые, показывают, что Северный полюс перемещается в сторону Гренландии со скоростью чуть ли не 10 см в год.

Важную службу ведет Международное бюро времени, которое, участвуя в упомянутых геофизических наблюдениях, вместе с тем изучает и изменение скорости вращения Земли. Установлено, что существуют сезонные и долговременные изменения продолжительности суток.

Необходимо упомянуть и еще одну, космическую, причину колебаний земной поверхности. Тот, кто бывал, например, на берегах и островах Белого моря, знает, как необычен и значителен морской прилив. Каждые 12 часов уровень воды поднимается, море затапливает пляжную зону и мелкие острова, поднимает вверх огромные плоты строевого леса, плавучие доки и корабли.

Энергия морского прилива огромна. Недаром она используется в турбинах приливных гидроэлектростанций. В Белом море работает Кислогубская ГЭС, построены крупные приливные гидроэлектростанции на северном и западном побережье Франции, на берегах Англии, США и других стран. Подсчитано, что запасы приливной энергии морского побережья СССР составляют 200 млрд. кВт/ч в год, т.е. столько, сколько вырабатывают 14 таких крупных речных гидроэлектростанций, как Братская ГЭС. Источником приливной энергии является энергия вращения Земли и ее взаимодействие с Луной (рис.40). Лунное притяжение образует на поверхности Мирового океана приливные волны, высота которых превышает 10 м (например, на западном побережье Франции) и достигает 20 м (в заливе Фонди). Лунные морские приливы, особенно те, которые действуют у побережья северных стран Европы, хорошо изучены. Ученым известна их география, периодичность действия, скорость и характер движения, определены области, где они могут быть с успехом использованы. Меньше знаем мы о других воздействиях Луны на нашу планету.

Поскольку земная кора, как мы уже установили, не абсолютно твердое тело, то лунное притяжение действует на ее континентальную часть почти так же, как на поверхность океана, т.е. вызывает периодические приливные волны. Конечно, они не столь уж велики, но все-таки по некоторым, хотя и не очень строгим данным могут составлять несколько десятков сантиметров. Наибольшие по высоте земные приливы бывают в области экватора. Но и в других широтах они достаточно велики.

В зависимости от длительности действия различают короткопериодические и долгопериодические приливные земные волны. Первые из них имеют период от 11 до 24 ч и быстро бегут по земной поверхности с востока на запад. Во втором случае время, протекающее от поднятия до опускания того или иного участка Земли, составляет недели и даже годы. Медленные волны постоянно меняют форму нашей планеты, изменяя ее сплюснутость у полюсов.

Наложение приливных земных волн друг на друга делает характер их воздействия на поверхность Земли очень сложным, под влиянием упругих деформаций в земной коре возникают значительные напряжения. При этом в отличие от морских приливов периодические вертикальные колебания земной поверхности сопровождаются и горизонтальными смещениями.

Земные периодические волны фиксируются геофизическими методами гравиметрии с помощью точных измерительных приборов. Дело в том, что при изменении приливами формы Земли меняется и ее сила тяжести. Сверхчувствительные гравиметры замеряют ее десятимиллионные доли. Такие же измерения выполняются и по маятниковым приборам. В них подъем или опускание земной поверхности, выражающиеся в изменении силы тяжести, мгновенно отражаются на периоде колебания маятника в измерительном приборе.